哈工大機電學院楊立軍教授團隊基于超快激光技術精确調控平面非對稱電極性能 為高性能微儲能器件的制備提供新思路

哈工大全媒體（梁英爽 王聯甫 文/圖）近日，哈工大機電學院楊立軍教授團隊基于超快激光技術精确調控平面非對稱電極性能，研究成果以《高精度容量匹配的皮秒紫外激光圖案化面内非對稱微型超級電容器》（Picosecond UltravioletLaser Patterned In-Plane Asymmetric Micro-Supercapacitors with High-PrecisionCapacity Matching）為題發表在《儲能材料》（Energy Storage Materials）上，為高性能微儲能器件的制備提供新思路。

便攜式可穿戴微電子器件的快速發展對柔性電化學微儲能器件性能提出更高要求，組裝非對稱超級電容器是提高其能量密度的合理策略。然而，在制備平面非對稱電極過程中，傳統的3D打印、光刻、掩膜闆輔助、手工組裝等方法通常存在電極叉指分辨率低、步驟複雜、成本高等缺點。此外，非對稱電極的高精度容量匹配是最大化其工作電壓窗口、進一步提升超級電容器能量密度的關鍵。

針對上述問題，團隊基于激光技術的靈活性，通過皮秒紫外激光精細刻蝕和激光直寫技術，在聚酰亞胺薄膜基底上制備了非對稱微型超級電容器，提出用變指寬策略對正負極電容進行調控，通過循環伏安原位探測和電化學性能對比确定最佳叉指線寬比，實現了正負極電容的高精度匹配。通過該方法制備的非對稱超級電容器獲得了1.2伏的工作電壓窗口，高精度匹配後的能量密度提升到匹配前的1.9倍。該研究中非對稱電極制備和容量匹配策略為平面非對稱超級電容器的研究提供了新視角。

哈工大為第一通訊單位。機電學院楊立軍教授、丁烨副教授和材料學院方海濤教授為論文共同通訊作者。機電學院博士研究生王聯甫、丁烨副教授為論文共同第一作者。材料學院博士研究生徐梓欽，機電學院博士研究生李靖怡、管延超，上海空間電源研究所顧海濤研究員參與相關研究工作。

該研究獲廣東省重點領域研發計劃、國家自然科學基金、上海航天科技創新基金、黑龍江省頭雁團隊原創探索基金等項目支持。

論文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.10313

非對稱平面超級電容器制備過程示意圖

非對稱超級電容器正負極的原位CV探測

根據超級電容器性能選擇最佳叉指寬度比